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饲用酸化剂在畜禽生产上的应用及其研究进展

文章来源: 日期:2011-05-21

饲料酸化剂是继抗生素之后,与益生素、酶制剂、香味剂等并列的重要添加剂,是一种无残留、无抗药性、无毒害作用的环保型添加剂。饲用酸化剂作为一种可降低饲料在消化道中的pH值,为动物提供最适消化道环境的新型添加剂,已在国内外得到广泛应用。酸化剂被广泛应用于家禽、仔猪、肉牛、奶牛、羊等动物的饲料中。
1、饲用酸化剂的种类及特性
用作饲料酸化剂的物质有天然和人工合成的,可分为有机酸、无机酸及复合酸化剂。有机酸具有良好的风味,能改善饲料的适口性、参与体内营养物质的代谢等而被广泛应用,但成本较高,有机酸有柠檬酸、延胡索酸、乳酸、异位酸、乙酸、丙酸、甲酸等及其盐类,此外还有苹果酸、山梨酸和琥珀酸。无机酸化剂其酸性强、成本低,生产中也可添加,无机酸化剂包括强酸(如盐酸、硫酸)和弱酸(如磷酸)。复合酸化剂是利用各种有机酸和无机酸按一定比例配合而成,能具有良好的缓冲效果,迅速降低pH值,能降低料肉比,减少营养性腹泻,例如我国首家复合酸化剂—乳香酸主要由乳酸、磷酸、柠檬酸、延胡索酸等组成,异位酸(Isoacids)是较早应用在泌乳牛中的一种有机酸复合物,它是异戊酸、α—甲基丁酸、戊酸、异丁酸的混合物。
2、饲用酸化剂的作用机制
2.1 降低胃肠道pH值
酸化剂主要用于降低断奶仔猪胃内容物的pH值,使胃内容物pH值维持相对稳定。具有改善消化道酶活性和营养物质消化率的作用,能降低病原微生物的感染机会。使病微原生物的繁殖受到抑制,益生菌繁殖。
表1 各种有机酸化剂的理化特性

项目 外观 分子量 解离常数(25℃) 0.1%水溶液 pH值代谢能(MJ/kg)
柠檬酸 白色结晶粉末 192.1 7.5×10-4 2.20  8.13
延胡索酸 白色结晶粉末 116.1 3.6×10-5 2.75 8.93
乳酸 无色结晶粉末 90.1 1.4×10-4 2.41 11.49
乙酸 无色液体 60.1 1.8×10-5 2.76  9.63
丙酸 无色液体 74.1  1.4×10-5 2.86 14.10
甲酸钙 白色粉末 85.0  —— .76 0

项目 外观 分子量 解离常数(25℃) 0.1%水溶液pH值代谢能(MJ/kg)柠檬酸 白色结晶粉末 192.1 7.5×10-4 2.20 8.13 延胡索酸 白色结晶粉末 116.1 3.6×10-5 2.75 8.93 乳酸 无色结晶粉末 90.1 1.4×10-4 2.41 11.49 乙酸 无色液体 60.1 1.8×10-5 2.76 9.63 丙酸 无色液体 74.1 1.4×10-5 2.86 14.10 甲酸钙 白色粉末 85.0 —— 2.76 0
资料来源:陈厚基(1999),郑德志等(1999),郭小权等(2000)Sciopioni等(1978)在42日龄猪饲料中添加0.07%的延胡索酸和1%的柠檬酸,使胃内容物pH值分别从4.5降到4.2和3.5。Roth(1982)报道,在仔猪日粮中,添加延胡索酸,日粮干物质和氮的消化率显著提高。侯永清(1996)报道:日粮中添加有机酸不能改进干物质和氮的消化率。Brown等(1985)发现添加1%柠檬酸没有显著影响雏鸡的十二指肠pH值。Waldroup(1995)在肉鸡中添加延胡索酸和丙酸的混合物可以改变盲肠的pH值。在被沙门氏菌感染的肉鸡中分别添加0.5%和2%的延胡索酸、0.5%和2%乳酸、0.125%和1.0%的甲酸与丙酸混合物,2.5%和2%柠檬酸。试验发现乳酸和延胡索酸不改变盲肠pH,但甲酸和丙酸混合物及柠檬酸改变盲肠pH。大部分淀粉酶适宜的pH值是中性偏弱酸性,如胰α—淀粉酶的最适pH值为6.7—7.2,麦芽糖β—淀粉酶为4.5,而日粮中添加酸化剂降低了肠道的pH值,从而使淀粉酶活性受到抑制,降低了淀粉的消化,因而就降低了仔猪对无氮浸出物的消化率。
2.2 调节胃肠道微生物菌群的结构
酸性条件有利于乳酸菌的繁殖生长,对大肠杆菌等有害微生物有抑制作用。对于仔猪胃中pH值多在4.2以上,而仔猪料的pH在5.8—6.5范围,常使仔猪胃内pH值升高,过高pH值不仅使胃蛋白酶活性下降,而且为大肠杆菌,沙门氏菌等病原菌的繁殖生长提供了适宜的环境,导致消化不良,腹泻及生长缓慢等。Kirchgessner(1987)对体重5.5~7.4千克范围内的仔猪,添加0.9%甲酸钙减少了仔猪腹泻的发生。几种病原菌如大肠杆菌、链球菌、葡萄球菌、梭状芽孢杆菌等,其pH值在6.5~8.0之间,中性偏碱。Scipinaic等(1979)发现柠檬酸对减少胃结肠、直肠的大肠杆菌数最为有效,胃肠内容物中分别从每克2226、846、636个细菌降到1378、318和212个,分别减少38.1%、62.5%、66.7%。研究表明:饲粮中的酸化剂可能对肠道微生物菌群结构起调节作用,并降低大肠杆菌感染胃肠道的可能性,减少仔猪腹泻并降低死亡率。此外,酸化剂还减少肠道微生物有害代谢产物(如氨气、多胺类物质)的产生,改善消化道的内环境(Eckel,1997)。
2.3 直接参与机体内代谢,使营养物质的消化吸收增加
有些有机酸如柠檬酸、延胡索酸参与机体三羧循环,乳酸是糖酵解中的终产物之一,通过糖异生作用释放能量。Kirchgessner和Roth(1982)在仔猪饲料中加入1.5%~2.0%延胡索酸可提高仔猪增重9%,饲料利用率4.4%,氮平衡和代谢能分别提高5%~7%,1.5~2.1%。干物质能量、蛋白质的消化率均提高1.7%~2.5%,蛋白质沉积增加。李德发等(1993)在仔猪料中添加1%和2%的柠檬酸,粗蛋白质消化率分别提高6.1%和1.9%,氮利用率分别提高2.7%和0.21%,干物质消化率分别提高2.28%和0.18%。酸化剂能与一些矿物质元素结合成易被吸收利用的络合物。如柠檬酸和延胡索酸可与Ca、Zn、Fe、P、Mg等形成一种生物效价高的络合物,促进这些元素在体内的吸收和存留。酸化剂不仅能与矿物质形成易被吸收的络合物,而且可防止矿物质在碱性环境中形成不易吸收的不溶性盐,起到促进矿物质吸收的作用;同时,在酸性环境下,也有利于维生素(如VA、VD)的吸收。研究表明,一些有机酸如延胡索酸具有抗氧化作用,柠檬酸也是抗氧化剂的增效剂,在肉用仔鸡日粮中添加0.15%的延胡索酸,雏鸡肝内VA含量比对照组提高22.8%(吕锦芳等,1994)。研究表明,在肉鸡日粮中添加丙酸可使跗骨的弹性、抗压强度及骨钙含量均有提高,且骨钙含量与日粮中丙酸添加量呈正相关。
研究表明,添加延胡索酸提高肉仔鸡对氮和脂肪的利用率,代谢能转化为产品能的效率提高。对雏鸡肝脏细胞色素氧化酶和磷酸化酶活性相应提高。
莫宏坤(2000)报道:添加酸化剂可明显提高粗脂肪和粗纤维的消化率,促进了胰液、肠液和胆汁的分泌,使单位体积内消化酶的含量升高,同时由于胆汁分泌量的增加,乳化了脂肪的同时促进了脂肪酶的活性,从而提高仔猪对粗脂肪的消化率。酸化剂能激活一些重要的酶,尤其是分解粗纤维的酶,可使部分粗纤维在前段肠道被消化吸收,提高粗纤维本身的消化利用率。
2.4 增强免疫机能,缓解应激
在仔猪日粮中添加柠檬酸,可改善内环境,促进红细胞C36受体的合成加快,进而发挥细胞免疫功能,减少仔猪腹泻的发生率(张德成,1994)。利用有机酸控制病原菌有助于调节免疫系统的反应。Zoovet等(1989)在肉仔鸡接种抗Newcastle病的疫苗3天前和7天后饲喂琥珀酸10mg/kg体重,使抗体效价略有提高,并获得更好的生产率。宁康健(1995)试验表明:0.5%柠檬酸可使鸡新城疫效价提高1倍以上。
应激因素如早期断奶、分群、转群、运输、接种疫苗等均可导致畜禽抵抗力下降,使畜产品质量下降,生产效益和经济效益降低。饲料中添加延胡索酸提高了雏鸡对接种应激的抵抗力,应激反应后生活力提高,免疫反应性增强。延胡索酸本身还具有镇静作用,抑制神经中枢,使机体活动减少,能较好地缓解热应激反应,延胡索酸形成能量的途径比葡萄糖短,在应激时,可用于ATP的紧急合成,可作为应激剂。此外还可有效地预防啄癖。饲料中添加柠檬酸可以促进胃液和消化酶的分泌,克服断奶仔猪由断奶引起的应激。夏季高温,常使鸡处于热应激状态,使肉仔鸡饮水量增加,采食量减少,日增重减慢,在日粮中添加剂一定剂量的柠檬酸,可增加采食量和日增重,饲料利用率提高。柠檬酸在家禽体内可氧化成二氧化碳和碳酸氢盐,能缓解呼吸性碱中毒,减轻夏季高温热应激对鸡的危害。
2.5 改善饲料适口性,增加采食量
适量的酸可提高日粮适口性,增加仔猪采食量(宋波,1985),但酸量增加时,使适口性降低,增重速度减慢。Gronwell对早期断奶仔猪使用延胡索酸使增重率提高了5.1%,料肉比降低6.5%,在生长仔猪的饲料中添加1.5%—2.0%的延胡索酸,可使食欲增强,生产加快。Schoenher(1995)在断奶仔猪日粮中添加磷酸的效果类似于延胡索酸,与对照组相比,日增重提高10.8%,日采食量增加6.3%,在仔猪中添加1%盐酸,仔猪表现食欲旺盛,采食次数增加。
3、酸化剂在畜牧业上的应用
3.1 酸化剂在仔猪日粮中的应用效果
试验表明,在断奶仔猪粮中添加酸化剂的效果最为明显,因而应用也较普遍。仔猪分泌胃酸的能力强,胃中pH为4.2,而仔猪料pH值为5.8—6.5,过高的pH值可使胃蛋白酶活性下降,使有害菌如大肠杆菌、沙门氏菌大量繁殖,导致消化不良、腹泻及生长缓慢等,日粮中添加有机酸可改善猪的生产性能。张心如等(1995)在玉米—豆饼型日粮中添加1%柠檬酸饲喂断奶仔猪,日增重和饲料利用率分别提高7.52%和5.05%,腹泻发生率降低41.88%。吕锦芳等(1994)在肉鸡日粮中添加0.5%柠檬酸,增重提高6.1%,成活率提高8.6%,新城疫抗体效价升高1倍;蛋鸡日粮中添加0.15%—0.55%,产蛋率明显提高,饲料利用率提高。在饲料中添加1.5%—2.0%的延胡索酸,可提高仔猪日增重9%,采食量增加5.2%,饲料利用率提高4.4%(Kirchgessner,1982)。Bolduan(1988)报道,添加丙酸后,断奶仔猪的采食量和日增重均提高,Wan Weerden等(1987)在日粮中加入1.5%甲酸钙,3~8周日增重提高12%,饲料转化率提高4%、添加1%甲酸钙和0.5%丙酸日增重和饲料转化率分别改善15%和8%。黄国清等(1999)报道,在日粮中分别添加一定量的柠檬酸、磷酸、复合酸化剂,饲喂28天,试验组日增重分别提高7.46%、4.48%和13.93%,饲料报酬分别提高2.91%、1.16%和5.23%。研究表明,酸化剂能提高仔猪生产性能,尤以复合酸化剂为佳。
3.2 酸化剂在家禽日粮中的应用效果
试验表明,在家禽日粮中添加有机酸可有促进生长的作用,可作为增重剂,张文举(1994)在肉鸡饲料中添加0.4%柠檬,可使肉鸡增重2.97%,梁俊荣等(1997)添加0.1%柠檬酸对雏鸡生产发育有显著促进作用。
饲料转化率提高。前苏联在番鸭肥育试验中,4~8周龄时添加0.15%~0.25%延胡索酸,可促进羽毛生成,单位产品耗料量下降2.1%~4.9%。在雏鸡日粮中添加.3%延胡索酸,为期60天的试验表明,日增重、饲料报酬、成活率分别比对照组提高15.3%、14.55%和7.56%。Conkova(1997)在1日龄肉鸡料中添加丙酸0.5ml/kg,56日龄时平均体重比对照组高5.9%。Krause等(1994)报道1周龄蛋鸡饲喂柠檬酸+NaHCO3、苹果酸+NaHCO3和延胡索+NaHCO3,对于蛋鸡平均日增重和采食量,前二者显著高于后者。柠檬酸可缓解高温条件下的热应激,保持蛋鸡生产水平,减少鸡只死亡率和发病率。
3.4 可作为饲料保藏添加剂
丙酸和丙酸钙是很好的饲料防霉剂,被广泛用于饲料保藏,山梨酸也是一种很好的饲料防霉剂,添加延胡索酸使预混料中维生素A、维生素C的稳定性提高。目前,国外专用于饲料保藏、防霉剂的产品较多,如农美公司的克霉,其主要成分为是:丙酸、延胡索酸、山梨酸、焦木酸等,此外还有奥特奇公司的霉敌,建明公司的克饲霉等,这些产品都是以丙酸及其盐类为主的复合制剂。
3.5 酸化剂在反刍动物饲料的应用效果
异位酸最先在奶牛饲料中应用,可利用瘤胃内分解纤维素细菌的生长繁殖和微生物蛋白的合成,促进体内氮的沉积,增加乙酸的产生。郑彦才(1996)报道:奶牛饲料中添加"利福牌异位酸型增奶剂"每天每头多产奶2.82kg,增长幅度为12.9%,最高达15%。李义海(1995)在肉牛饲料中添加异味酸,日增重、饲料转化率及瘦肉率均得到提高。
青贮饲料常用甲酸或盐酸作为青贮饲料保藏剂,可使营养价值提高,降低pH值,易于消化,同时,甲酸对大肠杆菌和梭菌有抑制作用。前苏联学者(1986)指出,在青贮料中加入0.5%的甲酸、丙酸(30:70),比不加入防腐剂的青贮料营养价值显著提高,可使糖和蛋白质分解减少,干物质损失下降,对青贮料中的蛋白质也有保护作用。
4、影响酸化剂应用效果的因素
被公认为有肯定效果的酸化剂种类主要有柠檬酸、延胡索酸和甲酸钙等,添加量一般在0.5%—3%,美国的研究认为2%—3%的效果为佳,添加量不同对生产性能的影响也不一样。仔猪日粮中添加酸化剂的促生长效果主要表现在断奶初期,断奶后的前两周效果好于随后两周,以后的效果更不明显(Eckel,1997)。日粮组分和蛋白质水平及类型也影响酸化剂的应用效果,在预混料中与酸化剂作用相加或相抵消的成分如抗生素和抗菌药物、酶制剂、微量元素的量及其存在形式,对酸化剂应用效果有显著影响。不同类型蛋白质在胃肠道消化所需的酸度不同,其应用效果受日粮酸结合力有关,日粮酸结合力毒害大,则吸附胃中游离酸就越多,使采食后胃中pH值相应上升,则消化时需较多的酸,由此可知,蛋白质是胃中pH值变化的强抑制剂,过量的蛋白质使酸化剂效果下降。此外,饲养环境也影响到酸化剂的应用效果,如圈舍的卫生条件、饲养密度、温湿度、光照等,饲养环境条件差的地方,酸化剂的应用效果好于饲养条件的地方。酸化剂还能与一些矿物质元素形成易被吸收利用的络合物,如延胡索酸和柠檬酸能与钙、铜、锌、铁、磷等形成一种生物效价高的络合物促进它们的吸收和保留。
5、饲用酸化剂的适宜添加量
目前,酸化剂在畜禽饲养上得到广泛应用,但仍存在一些问题,如添加剂量大,成本高,制成预混料不方便;饲料中的一些碱性物质常中和一部分添加的酸;在胃中吸收速度过快,抑制胃酸分泌和胃功能的正常发育;易吸湿结块;腐蚀加工机械、运输设备及仓贮,因此必须开发研制一些新型的酸化剂如微胶囊或脂质保护外膜,把多种酸按一定比例配合使用,制成缓冲能力较强、安全、易混合使用的新型添加剂,经保护处理的酸化剂在消化道中逐渐溶解并释放出来。使酸化范围有效地扩展到小肠部位,可有效防止一些消化性疾病如下痢的发生,降低酸化剂在日粮中的配比和饲料成本。
饲用酸化剂的添加量受许多因素的影响,不同的试验条件、方法,得出结果也不一样,现将国内外学者有关酸化剂的研究结果汇总如下表。来源:《山东饲料》
表2 饲用酸化剂在日粮中的建议添加量(%)
动物种类 柠檬酸 延胡索酸 甲酸钙 盐酸 溢酸宝 柠檬酸+乳酸断奶仔猪 1.0~2.0 1.5~2.0 1.0~1.5 0.06 0.75+0.25 猪 生长仔猪 1.5~2.0 育 肥 猪 1.8 肉仔鸡 0.2~0.5 0.5~1.0 0.36~0.80 0.2 鸡 产蛋鸡 0.15~0.55 火 鸡 0.5(从7 周龄开始)牛 犊 牛 2.0~3.0 肥育牛 1.0~1.5